参考教材：《操作系统——精髓与设计原理》（第八版）
chp2概述
简答
*一、操作系统的目标和功能
- 作为用户/计算机接口：操作系统是最重要的系统程序，为程序员屏蔽了硬件细节&提供了方便的接口，作为中介使程序员及应用程序更容易地访问和使用相关服务。
- 作为资源管理器：控制处理器使用其他系统资源，并控制其他程序的执行时机
- 易扩展性：操作系统经常会发生变化，因此在构造系统时要考虑到其扩展性，应该采用模块化的结构。
二、操作系统的概念
- 概念：操作系统时控制应用程序执行的程序，是应用程序和计算机硬件间的接口。
- 与应用软件的区别：
- OS可以直接装在硬件上独立运行，而应用软件必须依靠系统软件才能与硬件资源交互；
- OS对硬件有支配作用，应用软件不行。
三、操作系统的模块
https://zhuanlan.zhihu.com/p/141486238
- 进程管理：基于处理器、主存、输入输出设备 实现进程调度、进程切换等；
- 内存管理：基于主存和输入输出设备 实现内存分配、虚拟内存等；
- 文件系统：基于IO设备实现对输入输出的管理
又main modules inside the OS kernel:
- 进程管理：管理CPU、进程调度、进程切换等；
- 存储管理：内存分配、虚拟内存技术等；
- 文件系统：计算机系统中除了处理器和内存以外的所有输入、输出设备的管理
- 设备管理：
- 用户接口
四、操作系统的发展史
- 串行处理：必须顺序访问计算机，所有的程序设计都是直接操控硬件，不算操作系统
- 简单批处理系统：计算机操作员把作业按顺序组织成批，并把整个批作业放在输入设备上，供监控程序使用。
- 监控程序每次读取一个作业到用户程序区域，并把控制权交给这个作业，每个程序完成处理后(控制权)返回到监控程序，同时监控程序自动加载下一个程序。
- 控制权在监控程序==处理器从监控程序中取指执行
- 控制器交由作业==处理器遇到了监控程序中的分支指令，到了用户程序中取指执行
- 多道批处理系统：在内存中保存多个用户程序，在不冲突的条件下切换执行；
- 吞吐量=n个作业/小时
- 分时系统：多个用户同时访问系统，操作系统控制每个用户程序在很短时间内交替执行；
- 人机交互：系统能及时响应用户程序中的问题
| 操作系统 | 特点 | 问题 |
|---|---|---|
| 串行处理 | 顺序访问；直接与硬件打交道 | 调度（需要预定机器的时间）； 准备时间（磁带） |
| 简单批处理 | 用户程序和监控程序交替执行，提高了计算机的利用率； 内存保护；特权指令；（引申到运行模式） 定时器；中断 |
监控程序占用内存，存在系统开销； IO设备相对于处理器而已太慢，造成效率低； |
| 多道批处理 | CPU和外设并行提高性能； I/O中断；直接存储器访问； 内存管理；调度算法； |
没有人机交互 |
| 分时 | 用户程序之间交替执行； 可以人机交互 |
每个用户只能得到计算机有效速度的1/n |
*五、多道批处理与分时的比较
| item | 多道批处理 | 分时 |
|---|---|---|
| 同 | 都是微观上串行，宏观上并行 | |
| 主要目标 | 充分利用处理器 | 减小响应时间 |
| 指令源 | 作业控制语言命令； 作业提供的命令； |
终端键入的命令 |
| 进程调度 | 作业A因I/O请求暂停运行时，B才能运行（非抢占） | 根据时间片轮转，抢占式 |
六、中断在多道批处理和分时系统中的作用
- 多道批处理：实现了CPU和外设并发工作和并发运行时程序的来回切换。当程序A发起I/O请求时，放弃CPU，操作系统调度CPU执行程序B，同时程序A的I/O操作也在同时进行。当A执行完毕后释放中断信号，CPU收到后去继续处理A。处理完A后回到中断点继续处理B。
- 分时系统：实现了用户程序在短时间内交替运行。系统时钟以固定速度产生中断，操作系统恢复控制权并将处理器分配给下一个用户。
七、怎么理解操作系统本身就是一个虚拟机？
- 虚拟机（Virtual Machine）指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。
- ？？？？
选择
- 操作系统不是计算机必需的
- 操作系统提供哪些服务：
- IO设备访问
- 程序的加载和运行
- 错误检测与响应
- 历史相关
- 串行系统：直接与硬件打交道，没有操作系统
- 多道批处理：为了充分利用CPU产生，不能人机交互
- 推动进程发展的：多道批处理、分时、实时
- 操作系统的主要模块：
- 进程
- 存储管理
- 文件系统